فهرست مطالب

علوم و فنون هسته ای - سال چهل و یکم شماره 2 (پیاپی 92، تابستان 1399)

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و یکم شماره 2 (پیاپی 92، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/01
  • تعداد عناوین: 20
|
  • آنالیز عنصری بافت در پروتون‌تراپی با استفاده از شمارش زیر قله طیف گامای آنی
    فرشته ساحلی، ناصر وثوقی، زعفر ریاضی*، فاطمه سادات رسولی صفحات 1-9
    برای استفاده بهینه از قابلیت‌‏های پروتون در درمان تومور، لازم است در مرحله طرح درمان محل پیک براگ با دقت بالایی پیش‏بینی شود. آنالیز عنصری بافت یکی از روش‌‏های مورد تحقیق برای پیش بینی دقیق محل پیک براگ، برد پروتون و توزیع توان توقف بافت می‌ باشد. هر عنصر در بافت طیف گاماهای آنی منحصر به فردی دارد، بنابراین با ثبت و تحلیل طیف گاماهای آنی گسیل شده از بافت، امکان پیش‌بینی جرم عناصر بافت وجود دارد. در مطالعه حاضر، ابتدا گاماهای آنی گسیل شده از عناصر اصلی بافت ‌های بدن (Ca20، O16، C12 و N14) با استفاده از کد Geant4 به دست آمدند. سپس با استفاده از پنج فانتوم با جرم‌ های عنصری مشخص، رابطه تناسب بین شمارش ‌های زیر قله خطوط گاما 91/3، 31/2 و MeV 12/7 به ترتیب با جرم عناصر کلسیم، نیتروژن و اکسیژن در فانتوم‌ ها به صورت خط برازش به دست آمدند. در ادامه برای دو فانتوم آزمون با داشتن شمارش ‌های این خطوط گاما و با استفاده از خط برازش، جرم هر عنصر در فانتوم تخمین و با مقدار واقعی مقایسه گردید. نتایج به دست آمده برای سه عنصر ذکر شده در فانتوم‌ های آزمون دارای اندازه‌ ی درصد خطای نسبی کم‌ تر از 6 هستند، که موجب جابه‌ جایی برد پروتون کم ‌تر از 1 میلی ‌متر می‌‏شود.
    کلیدواژگان: مونت‌کارلو، پروتون‌تراپی، Geant4، گاما آنی، آنالیز عنصری
  • بررسی پتانسیل استرانسیوم سولفات آلاییده شده با سامریوم در آشکارسازی تابش‌ فرابنفش
    پریسا امین پور، خدیجه رضایی ابراهیم سرایی*، کوروش بازاری جامخانه صفحات 10-17
    این پژوهش به بررسی قابلیت‌ های یک ماده گرمالیان مناسب برای کاربردهای دزیمتری تابش‌ های فرابنفش می ‌پردازد. ویژگی‌ های لیانی و دزیمتری نانوپودرهای بلورین :Sm4SrSO و :Sm,Tb4 SrSO که در معرض تابش فرابنفش قرار گرفتند، بررسی و مطالعه شده است. منحنی تابان نمونه‌ ها مطالعه شد که دارای یک پیک لیانی در دمای حدود 220°C است. داشتن منحنی لیانی ساده و پیک در این دما از مزیت ‌های این نانوبلور برای اهداف دزیمتری است. نتایج نشان داد که تغییر غلظت ناخالصی ‌های سامریوم، در شدت لیانی منحنی تابان تاثیر گذار است. نانوبلور فعال شده با سامریوم mol% 15/0 بیش ‌ترین شدت لیانی را از خود نشان داد. ویژگی ‌هایی مانند پاسخ دز در زمان‌ های مختلف از 10 تا 90 دقیقه و محوشدگی این نمونه بررسی شدند. تاثیر آهنگ خوانش روی منحنی گرمالیان نیز مطالعه شد. به منظور بررسی گذارهای مجاز انرژی در ساختار نانو بلور SrSO4 (سامریوم با mol% 15/0) نانوپودرها با طول موج nm320 برانگیخته شدند و طیف گسیلی آن‌ ها رسم شد. طول موج‌ های گسیلی 690nm و 725nm مشاهده شدند که به گذارهای 2/11H6-2/5G4 و 2/13H6-2/5G4 سامریوم مربوط هستند. نتایج نشان داد که نانوبلور این پژوهش می‌ تواند انتخاب مناسبی برای اهداف دزیمتری تابش‌ های فرابنفش باشد.
    کلیدواژگان: تابش فرابنفش، گرمالیان، استرانسیوم سولفات (SrSO4)
  • داروی نشان دار راداکلرین-گالیوم-68: یک عامل ترانوستیک جدید برای ادغام فتودینامیک تراپی و تصویربرداری هسته ای
    سید یوسف فضائلی حسینی نژاد*، فاطمه یاری صفحات 18-24

    ترکیبات حلقوی تترا پیرولی نظیر پورفیرین ها به علت ایفای نقش اساسی در بدن موجودات زنده، توانایی تجمع در انواع بسیاری از سلول های سرطانی انسانی و هم چنین دارا بودن خواص شیمی- فیزیکی، مغناطیسی و نوری متمایز از اهمیت به سزایی در تحقیقات پزشکی برخوردار بوده و از این رو در طراحی داروهای ضدسرطان و فوتودینامیک تراپی بسیار مفید هستند. به سبب خواص تشخیصی برجسته رادیونوکلید گالیوم-68 و رسانش هدف مند داروی ضدسرطانی راداکلرین، کمپلکس های رادیودارویی این ماده پورفیرینی با رادیونوکلید گالیوم-68 سنتز شده و اطلاعات زیستی آن از قبیل ضریب تقسیم، کنترل کیفی، مطالعات پراکنش بافتی در انواع موش های صحرایی سالم و توموری مورد مطالعه قرار گرفت. این کمپلکس با خلوص رادیوشیمیایی قابل قبول و پایدار به مدت 4 ساعت در فرمول نهایی و سرم انسان تهیه شد. ضریب تقسیم 14/1- بود. تجمع بالای کمپلکس در تومور، شسته شدن سریع ترکیب از بدن و دز جذبی کم تر برای بیماران با استفاده از این ترکیب نشان دار مشاهده گردید. در این تحقیق با ترکیب خاصیت منحصر بفرد کمپلکس پذیری گالیوم-68 سه ظرفیتی با کمپلکس های مسطح چربی دوست با بار خنثی نظیر راداکلرین، توانایی گسیل بتای مثبت برای تصویربرداری PET و قابلیت استفاده از راداکلرین در PDT برای مقاصد درمانی، یک عامل تصویربرداری PET/PDT جدید معرفی گردید.

    کلیدواژگان: راداکلرین، گالیوم-68، پورفیرین، تصویربرداری هسته ای
  • استفاده از یک روش اصلاحی در محاسبه‌ مشخصات هندسی چرخ تعدیل‌گر برد در پروتون‌تراپی به روش پراکندگی غیرفعال
    زهرا طباطباییان، مهدی صادقی* صفحات 25-32
    در درمان تومورها به روش پروتون‌ تراپی، باریکه‌ ی پرتوی خروجی از سینکروترون یک پرتوی تک ‌انرژی است که پس از ورود به بافت هدف، قسمت زیادی از انرژی خود را به یک نقطه انتقال می‌ دهد. برای درگیر کردن کل بافت تومور، دو رهیافت وجود دارد که یکی از آن‌ ها، که در این پژوهش به آن پرداخته شده است، روش پراکندگی غیرفعال است. در این روش پرتوی پروتون برای پوشش دادن کل حجم تومور باید از یک پراکننده ‌ی دوار به نام چرخ تعدیل‌ گر برد عبور کند. این پراکننده در هر دور چرخش خود ضخامت‌ های متفاوتی از ماده را بر سر راه پرتو پروتون قرار می‌ دهد و در نتیجه پرتوی تک‌ انرژی را به یک طیف انرژی با انرژی کم‌ تر، که در عمق کم ‌تری از بافت جذب می ‌شود، تبدیل می ‌نماید. هدف این روش دست‌ یابی به یک منحنی جذب انرژی است که در ناحیه ‌ی تومور دارای بیشینه مسطح باشد و پس از عبور از این ناحیه به سرعت به صفر برسد. بررسی تاثیر مواد و تغییرات هندسی اجزای پراکننده در مسیر پرتوی پروتون موضوع قابل توجهی است که بر شکل منحنی جذب موثر است. در این پژوهش با استفاده از ابزار Geant4، که براساس روش مونت کارلو کار می‌ کند، این سیستم پراکننده شبیه‌ سازی شده است. محاسبه‌ ی مشخصات هندسی چرخ تعدیل‌ گر برد به طوری که به منحنی جذب مسطح در محدوده ‌ی تومور منجر شود، موضوعی است که به روش ‌های مختلف به آن پرداخته شده است. در این پژوهش با نوشتن یک برنامه‌ ی پایتون با الگوریتم اصلاحی، یک منحنی مسطح قابل قبول حاصل شده است.
    کلیدواژگان: شبیه‌سازی، مونت‌کارلو، Geant4، پروتون‌تراپی، چرخ تعدیل‌گر برد
  • آنالیز اثر میله‌های کنترل بر روی پارامترهای ایمنی ترموهیدرولیکی رآکتور تهران
    احمد لشکری*، فرخ خوش احوال، مسعود امین مظفری صفحات 33-41
    در این مقاله به اثر حضور میله ‌های کنترل روی پارامترهای ایمنی ترموهیدرولیکی رآکتور تهران در شرایط ایستا و گذرا پرداخته شده است. در این تحقیق ابتدا اثر حضور میله ‌های کنترل بر روی قله توان در %70 حضور میله ‌های کنترل در قلب رآکتور تهران به صورت یک تابع نرمالیزه شده به جای تابع معمول کسینوسی در کد TERMIC به کار رفت. نتایج حاصل از آن روی پارامترهای ترموهیدرولیکی در شرایط ایستا و گذرا بررسی گردید. نتیجه این بررسی‌ ها در بخش ایستا با توان 5MW، کاهش حاشیه‌ های ایمنی نسبت به وضعیتی بود که میله‌ های کنترل خارج از قلب بودند. در بخش گذرا نیز، تابع توزیع توان محوری در %70 جای گزین تابع کسینوسی محوری در کد PARET گردید. تاثیر مستقیم افزایش قله توان در اثر حضور میله کنترل باعث ایجاد جوشش نقطه ‌ای در بخش ‌هایی از کانال محوری سیال خنک ‌کننده می‌ گردد. تولید بخار (خلا) در جوشش نقطه‌ ای و بازخورد آن باعث کاهش بیشینه قله توان و دماهای سوخت، غلاف و خنک‌کننده گردید. در بخش پایانی، اثر مستقیم میله‌ های کنترل به همراه پارامترهای متاثر از حضور میله ‌های کنترل (ضرایب راکتیویته دمایی) روی پارامترهای ترموهیدرولیکی بررسی گردید. افزایش بازخوردهای دمایی و خلا در اثر حضور میله‌های کنترل به همراه اثر مستقیم میله‌های کنترل، باعث افزایش چشمگیر تمام حاشیه‌ های ایمنی ترموهیدرولیکی گردید.
    کلیدواژگان: رآکتورهای تحقیقاتی، ترموهیدرولیک، رفتارهای گذرا، پارامترهای ایمنی
  • بهبود عملکرد جریان‌سنج‌های دوفازی مبتنی بر تضعیف پرتو گاما با استفاده از استخراج بهینه مشخصه‌های زمانی سیگنال خروجی آشکارساز
    محمدامیر ستاری، نسترن کرانی، رابرت هانوس، غلامحسین روشنی، احسان ناظمی* صفحات 42-54
    مسئله اندازه‌ گیری دقیق نرخ جریان مخلوط نفت- گاز و هم‌چنین تشخیص نوع رژیم جریانی در یک خط لوله، یکی از چالش‌ های کلیدی در صنعت نفت می‌ باشد. در این مطالعه سه رژیم جریانی حلقوی، لایه‌ ای و همگن توسط کد MCNPX شبیه‌ سازی شد. در این شبیه‌ سازی از یک چشمه سزیم و دو آشکارساز  NaI برای ثبت فوتون‌ های عبوری استفاده شد. از آن‌جا که داده‌ های ثبت شده دارای نویز فرکانس بالا بودند، از یک فیلتر ساویتزکی- گولایی برای حذف نویزهای فرکانس بالا استفاده شد. سپس چهار مشخصه زمانی انحراف از معیار، ناهمواری، چولگی و ماکزیمم مقدار از داده‌ های حذف نویز شده‌ی مربوط به هر دو آشکارساز استخراج شده و مشاهده شد که مشخصه‌ های استخراج شده توانایی تفکیک رژیم‌ های جریانی را به صورت کامل ندارند. از این‌رو سه مشخصه مختلف از دو آشکارساز به صورت هم‌زمان استخراج شدند. با بررسی تمام حالات ممکن و مشخص کردن حالات جداکننده رژیم‌ های جریانی، دو شبکه عصبی برای تشخیص نوع رژیم جریانی و تعیین درصدهای حجمی طراحی شد. با استفاده از روش پیشنهادی استخراج مشخصه و شبکه‌ های عصبی طراحی شده، نوع رژیم ‌های جریانی با دقت %100  تشخیص داده شد و درصدهای حجمی با خطای میانگین مجذور مربعات کم‌تر از 59/0 تعیین شد.
    کلیدواژگان: جریانات دوفازی، فیلترساویتزکی-گولایی، استخراج مشخصه، شبکه عصبی
  • اندازه‌گیری جریان پلاسمای توکامک دماوند با استفاده از پروب‌های مغناطیسی به عنوان پیچه روگوفسکی گسسته
    فاطمه شاکری، چاپار رسولی* صفحات 55-64
    در این مقاله مجموعه پروب‌های مغناطیسی توکامک دماوند که برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی قطبی موضعی به کار می‌روند، در یک ساختار جدید، به عنوان یک پیچه روگوفسکی گسسته نصب شده در داخل محفظه خلا مورد استفاده قرار گرفتند. مزیت مهم این کار، عدم تاثیر پذیری پیچه روگوفسکی جدید از میدان‌ های مغناطیسی ایجاد شده توسط پیچه‌ های میدان خارجی نظیر پیچه اهمی و پیچه تعادلی است. مبانی نظری برای محاسبه میدان ‌های مغناطیسی در فضای میان دو پروب مورد بحث و بررسی قرار گرفته و با داده‌ های آزمایشگاهی راستی ‌آزمایی شد. کم‌ترین خطا در روش محاسباتی المان محدود با مرتبه دوم، برای استفاده از قانون مداری آمپر از حالت پیوسته (انتگرال) به جمع‌ بندی گسسته (سیگما) حاصل گردید. هم‌چنین پایداری جریان‌های اندازه ‌گیری شده در حضور خطای اندازه گیری میدان مغناطیسی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل، مشخص گردید که مجموعه پروب های مغناطیسی توکامک دماوند می‌ توانند با روش محاسباتی المان محدود مرتبه دوم و با دقت بسیار بهتر از پیچه روگوفسکی اصلی توکامک دماوند، به عنوان یک پیچه روگوفسکی گسسته مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: توکامک، جریان پلاسما، پروب‌های مغناطیسی، پیچه روگوفسکی
  • طراحی منبع باریکه یونی جهت استفاده در سامانه گرمایش تزریق باریکه خنثی یک توکامک نمونه
    سمانه فاضل پور، امیر چخماچی دوم*، حسین صادقی صفحات 65-72

    در این مقاله، با استفاده از نرم افزار کامسول به طراحی و شبیه سازی یک منبع تولید یون براساس مولد پلاسمای چگال هلیکونی و سیستم استخراج‎کننده متناسب با آن جهت استفاده در طراحی سامانه گرمایش تزریق باریکه خنثی برای یک توکامک نمونه مانند توکامک دماوند پرداخته شده است. براساس محاسبات جهت افزایش دمای الکترونی پلاسمای این توکامک به 300 الکترون ولت و دمای یونی به 150 الکترون ولت، این توکامک نیازمند یک سامانه تزریق باریکه خنثی با انرژی 5/4 کیلوالکترون ولت، جریان 7/6 آمپر و توان 15/30 کیلووات می باشد. در این راستا در مدل سازی حاضر یک سیستم مولد پلاسمای هلیکونی با چگالی 1018×51/5 یک بر مترمکعب، دمای الکترونیپلاسما 8/2 الکترونولت و سیستم استخراج کننده ای با 280 حفره (قطر 5/3 میلی متر) و جریان باریکه یونی 7 آمپر، جهت استفاده در طراحی این سامانه گرمایشی، طراحی و شبیه سازی و ارایه شده است. هم چنین در این طراحی تمامی مسایل نوری باریکه یونی از قبیل واگرایی، بار فضایی، و قطر باریکه که می ‎تواند بر کیفیت باریکه تاثیر بگذارد، مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: سیستم تزریق باریکه خنثی، منبع یون، استخراج باریکه، توکامک، بار فضایی
  • مقایسه عملکرد زنجیره‌های غلظت تطبیق‌یافته و شبه‌دوتایی نوع اول در غنی‌سازی ایزوتوپ تلوریم-123
    فرزانه اعزازی، محمدحسن ملاح*، جواد کریمی ثابت، علی نوروزی صفحات 73-90
    در این پژوهش، به بررسی و یافتن پارامترهای دو زنجیره مدل مطرح در جداسازی مخلوط‌ های چندجزیی (زنجیره ‌های غلظت تطبیق یافته و شبه دوتایی نوع اول) به منظور جداسازی ایزوتوپ پایدار تلوریم-123 و مقایسه عملکرد آن‌ ها در حالت تغییرات اجزاء k، 1k و 2k پرداخته شده است. برای یک زنجیره 10 مرحل‌ه ای با مرحله ورود خوراک 5 و نرخ جریان خوراک 1-g.s 100، نتایج نشان داد که کم‌ ترین نرخ جریان بین مراحلی کل در زنجیره غلظت تطبیق یافته در شرایط 7=k، 1=1k و 3=2k به میزان 1-g.s133/1881 اتفاق می افتد. در این حالت غلظت تلوریم-123 در محصول زنجیره برابر با 0349/0 می باشد؛ در حالی که بیشینه غلظت این ایزوتوپ در شرایط 1=k، 1=1k و 2=2k به میزان 0389/0 اتفاق می‌ افتد که در این زنجیره میزان نرخ جریان بین مراحلی کل برابر با 1-g.s 914/2159 است. هم‌ چنین نتایج در زنجیره شبه دوتایی نوع اول نشان می‌دهند که حداقل نرخ جریان بین مراحلی کل و بیشینه غلظت ایزوتوپ تلوریم-123 به طور هم زمان در شرایط 1=k، 1=1k و 2=2k به ترتیب به میزان 1-g.s 914/2159 و 0389/0 رخ می‌ دهد.
    کلیدواژگان: زنجیره غلظت تطبیق‌یافته، زنجیره شبه دوتایی نوع اول، ایزوتوپ پایدار، تلوریم-123، نرخ جریان بین مراحلی کل
  • نریمان دالائی، مانی صفامیرزایی*، حسین بنی اسدی صفحات 91-99

    با توجه به نیاز روزافزون به ایزوتوپ اکسیژن-18 در مراکز پزشکی جهت تولید رادیو ایزوتوپ F18 مورد استفاده در مراکز PET، تحقیق جهت بهبود و افزایش راندمان تولید این ایزوتوپ بیش از گذشته ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق با استفاده از آبی که دارای غلظت %4/5 ایزوتوپ اکسیژن-18 می باشد در یک برج تقطیر پایلوت و در حالت جریان برگشتی کامل دو پکینگ دیکسون پوشش گذاری شده و سولزر پوشش گذاری شده در دبی های برگشتی مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و مشخص گردید. الگوی تغییرات ارتفاع معادل سینی های تیوری برای این دو پکینگ که از دو گونه مختلف پکینگ منظم و نامنظم هستند، با یک دیگر تفاوت مشهودی داشته و البته مقدار ارتفاع معادل سینی های تیوری برای پکینگ سولزر پوشش گذاری شده کم تر از دیکسون پوشش گذاری می باشد. بر این اساس با استفاده از پکینگ سولزر پوشش گذاری شده نیاز به تعداد مراحل تعادلی کم تری برای رسیدن به خلوص %99 از ایزوتوپ اکسیژن-18 می باشد.

    کلیدواژگان: ایزوتوپ اکسیژن-18، تقطیر، آکنه پوشش‌گذاری شده، ارتفاع معادل سینی‌های تئوری
  • محمد امیرحمزه تفرشی*، میرمحمدرضا سیدحبشی، بابک شیرانی بیدآبادی، اکبر عبدی سرای، سپیده شفیعی، علی نصیری صفحات 100-109
    در این مقاله نتایج به کارگیری دستگاه پلاسمای کانونی کم‌ انرژی MTPF-2 در بررسی اثرات تخریبی یون‌ های پرانرژی و موج ضربه بر سطوح تنگستن و مس ارایه شده است. تنگستن به عنوان یک فلز نسبتا سخت و مس به عنوان یک فلز نسبتا نرم انتخاب شده‌ اند. نمونه‌های تنگستن و مس در فاصله 8 سانتی‌متری از سطح آند و در زاویه صفر درجه نسبت به محور تقارن قرار داده شده و هم‌ زمان با یون‌ ها و موج ضربه حاصل از 20 تخلیه الکتریکی، مورد تابش قرار گرفتند. تخلیه‌ ها 12 کیلوولتی و در هیدروژن با فشار  mbar1 انجام شده ‌اند. با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف ‌نگاری پاشندگی انرژی ایکس و نیز آنالیز پراش پرتو ایکس، اقدام به آنالیز نمونه‌های مرجع و پرتودهی شده گردید. نتایج، علاوه بر تایید کارایی دستگاه MTPF-2 برای انجام پژوهش‌ هایی از این دست، نشان دادند که برخورد یون‌ ها و موج ضربه، باعث ایجاد ترک و تاول در تنگستن و مس، ذوب شدگی مس، تغییر پارامترهای بلوری از قبیل زوایای براگ، شدت قله‌ های طیف پراش، و نیز فاصله صفحات بلوری خواهند شد. محاسباتی که با استفاده از رابطه شرر انجام شد نیز تغییر میانگین اندازه بلورک‌ های هر دو فلز را نشان دادند.
    کلیدواژگان: دستگاه پلاسمای کانونی، پروتون‌های پرانرژی، مواد مواجه با پلاسما، خواص سطحی و ساختاری
  • جواد مهدی پور قاضی*، محمد رهگشای، محسن موذن صفحات 110-120
    منطقه ناریگان در جنوب زون فلززایی بافق - ساغند در ایران مرکزی، میزبان رگه‌ های سیلیسی حاوی کانی دیویدایت می‌ باشد. کانی دیویدایت نه تنها از نظر اورانیم بلکه از نظر عناصر نادر خاکی در ایران مرکزی دارای ارزش اکتشافی می‌ باشد. گرانیت ناریگان در منطقه ناریگان با خصوصیات کالکوآلکالن پتاسیم بالا که تا حدودی ماگمای اولیه آن تحت تاثیر آلایش با مواد پوسته‌ ای پرکامبرین قرار گرفته است، شناخته می‌ شود. الگوی REE رگه ‌های سیلیسی توسط مقادیرREE  دیویدایت‌ های موجود در این رگه‌ ها کنترل می‌ شود. سیالات درگیر سه‌ فازه در کوارتزهای رگه‌ های سیلیسی دمای >500 درجه سانتی‌گراد را برای دمای همگن شدن نشان می‌ دهند. هم‌چنین، مقادیر کل REEها (71910-ppm 90292) و نسبت  U/Th(کم‌تر از 1000) در دیویدایت‌ های مورد مطالعه می ‌تواند نشان‌دهنده دمای بالای (بالاتر از 450 درجه سانتی‌گراد) تشکیل این کانی باشد. براساس شباهت نسبی الگوی REE این کانی با الگوی کانی‌ های اکسیدی اورانیم در کانسارهای تیپ رگه‌ ای (آنومالی منفی در Eu و نسبت بالای LREE/HREE)، به‌همراه دماهای به‌دست آمده برای همگن شدن سیالات درگیر و تشکیل دیویدایت می ‌توان زایش این کانی را در ارتباط با ذخایر تیپ رگه‌ های مرتبط با گرانیت دانست.
    کلیدواژگان: ناریگان، دیویدایت، ژئوشیمی، سیالات درگیر، اورانیم رگه‌ای مرتبط با گرانیت
  • علیرضا اوجی، احمد لندی، مارال خدادادی*، سعید حجتی صفحات 121-132
    امروزه به منظور کاهش مشکل گرمایش جهانی، خاک به ‏عنوان مخزنی برای ذخیره کربن در خشکی مطرح شده است. از این‌رو هدف این پژوهش بررسی نقش اقلیم بر میانگین زمان ماندگاری رادیوکربن در خاک‌ های سطحی و زیرسطحی بخش‌ هایی از مراتع استان خوزستان بوده است. برای این‏ منظور، مراتع در دو منطقه ایذه و رامهرمز با دو اقلیم متفاوت انتخاب شدند. در هر دو منطقه پروفیل شاهد به منظور تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، اشکال کربن و نسبت ایزوتوپی کربن-14 مطالعه گردید. نتایج نشان داد میانگین زمان ماندگاری اعماق متناظر در پروفیل رامهرمز با میانگین سالیانه بارندگی کم‌تر، بیش‌تر از پروفیل ایذه بود که دلیل آن می ‌تواند ورود بیش‌تر مواد آلی تازه در منطقه ایذه باشد. هم‌چنین برخلاف پروفیل منطقه ایذه، میانگین زمان ماندگاری کربن با عمق در منطقه رامهرمز افزایش نیافت که علت آن می‌‏تواند مقدار رس و رسوبی بودن منطقه باشد. در کل سن کربن-14 در افق ‌های سطحی مناطق مطالعه شده بیش‌تر تحت تاثیر عواملی مانند اقلیم‏، مدیریت اراضی و وجود اشکال کربن‏ حساس به تجزیه بود. لیکن در افق ‌های عمقی سن کربن بیش‌تر تابعی از سایر عوامل به ویژه نوع خاک، مقدار رس، موقعیت توپوگرافیک (فرسایشی یا رسوبی بودن) و تغییرات شدید پارامترهای خاک با عمق، مانند چگالی ظاهری، بود تا اقلیم منطقه.
    کلیدواژگان: کربن-14، میانگین زمان ماندگاری کربن آلی خاک، اشکال کربن، اقلیم، خوزستان
  • محمدصادق ترمان*، نعیم الدین متاجی کجوری، حسین خلفی صفحات 133-143
    پایش توزیع توان قلب رآکتور، یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها در بهره‌برداری ایمن از رآکتورهای هسته‌ای است. تعداد و چیدمان آشکارسازهای یک سیستم پایش قلب باید به نحوی باشد تا ضمن استخراج بیش ترین میزان اطلاعات از حالت قلب رآکتور، تا حد ممکن از گردآوری اندازه‌گیری‌های مشابه و وابسته اجتناب شود. تیوری اطلاعات از کارآمدترین روش‌های تعیین محل و تعداد بهینه ابزارهای اندازه‌گیری است. در این پژوهش، تاثیر عامل فرسایش سوخت رآکتور بر چیدمان بهینه آشکارسازهای ثابت داخل قلب رآکتور تحقیقاتی تهران با استفاده از تیوری اطلاعات بررسی شده است. مقایسه نتایج حاصل برای دو حالت با و بدون در نظر گرفتن فرسایش سوخت رآکتور نشان می‌دهد که با در نظر گرفتن فرسایش سوخت در تولید توزیع‌های مختلف شار نوترونی، اطلاعات بیش تری از قرایت‌های آشکارسازها قابل استخراج است. هم چنین برای تعداد برابر آشکارسازها، چیدمان تعیین شده با در نظر گرفتن فرسایش سوخت، عموما سهم بیش تری از کل اطلاعات موجود در مجموعه داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند. با استفاده از چیدمان بهینه تعیین شده می‌توان بیشینه اطلاعات را از حداقل تعداد آشکارساز داخل قلب به دست آورد. این امر موجب کاهش قابل توجه هزینه ساخت، اجرا، بهره‌برداری و نگه‌داری برای آشکارسازهای داخل قلب رآکتور خواهد شد که برای پایش شار نوترونی به کار می‌روند.
    کلیدواژگان: رآکتور تحقیقاتی، آشکارساز ثابت داخل قلب، جایابی بهینه، تئوری اطلاعات، فرسایش سوخت
  • محمود فیروززارع*، فاطمه احمدی صفحات 144-151
    طبق گزارش مراکز پژوهشی معتبر دنیا، منابع زمینی استحصال اورانیم رو به زوال است و برای جلوگیری از بحران انرژی پس از اتمام این منابع، پژوهش در مورد گزینه ‌های جای گزین امری ضروری و اجتناب‌ ناپذیر است. آب دریا با داشتن اورانیم به میزان حدود 1000 برابر منابع زمینی یکی از جدی ترین این گزینه‌ هاست. در این کار پژوهشی ابتدا با استفاده از روش پیش ‌پرتودهی باریکه‌ های الکترونی توسط شتاب‌ دهنده ی رودوترون، رادیکال‌ های آزاد بر روی میکروالیاف توخالی پلی ‌اتیلن و پلی ‌پروپیلن در دمای بسیار پایین ایجاد شد و سپس مونومرهای آکریلونیتریل و متاکریلیک اسید روی سطح این الیاف پیوند زده شد. برای بررسی اثر حلال و غلظت، محلول‌ های پیوندزنی با غلظت‌ های مختلف با استفاده از دو حلال DMSO و DMF تهیه شد و میکروالیاف توخالی بلافاصله پس از پرتودهی در این محلول‌ ها قرار گرفتند. بهترین درصد پیوندزنی %90 و مربوط به میکروالیاف توخالی پلی‌پروپیلنی و نسبت مونومر به حلال 60 به 40  بود. گروه‌ های نیتریل بعد از این پیوندزنی به وسیله‌ ی محلول هیدروکسیل آمین %10 در طی 72 ساعت در دمای C80 به گروه ‌های عاملی آمیدوکسیم تبدیل شد که در جذب یون ‌های اورانیل بسیار موثر عمل می‌ کنند. میزان این تبدیل با روش وزن ‌سنجی حدود %80 تعیین شد. مراحل پیوندزنی و احیای آمیدوکسیمی توسط طیف‌ بینی مادون قرمز و مورفولوژی سطحی الیاف به وسیله تصاویر SEM مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: جاذب اورانیم، میکروالیاف توخالی، پیوندزنی گروه‌های عاملی، آکریلونیتریل، آمیدوکسیم، آب دریا
  • ولی الله غضنفری، علی اکبر صالحی، علیرضا کشتکار*، محمدحسین عسکری، محمد مهدی شادمان صفحات 152-165

    عملکرد یک سانتریفیوژ گازی که در صنعت غنی سازی اورانیم استفاده می گردد به شدت به میدان جریان گاز درون آن وابسته است. برای بررسی میدان جریان گاز، نیاز به شبیه سازی کامپیوتری است. از ا ین رو در این مطالعه توانایی ها و قابلیت های نرم افزار اپن فوم برای شبیه سازی جریان گاز درون روتور برای حالت جریان برگشتی کامل (بدون ورود و خروج جریان) با محرک گرمایی در حالت متقارن محوری مورد بررسی قرار گرفت. اعتبارسنجی شبیه سازی با اپن فوم با بررسی نتایج حل تحلیلی مدل اولاندر و حل عددی مدل هارادا و هم چنین مقایسه با نتایج شبیه سازی با فلوینت انجام گرفت. نتایج شبیه سازی جریان برای سانتریفیوژ مدل نشان داد که انتخاب حل گر بر پایه چگالی و تعداد سلول 160×170 برای شبکه بندی مناسب می باشد. ارزیابی توانایی مدل نشان داد که نرم افزارا پن فوم به خوبی قادر به شبیه سازی جریان گاز درون روتور می باشد. هم چنین شبیه سازی توزیع عدد نادسن، وجود ناحیه مولکولی نزدیک محور دوران را تایید کرد. با توجه به این که اپن فوم یک نر م افزار متن باز است و قابلیت حل ناحیه مولکولی و هم چنین کدنویسی برای کوپل ناحیه پیوسته و مولکولی، که در نرم افزار فلوینت ممکن نیست، در آن وجود دارد، از این رو استفاده از آن برای شبیه سازی جریان درون روتور پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: سانتریفیوژ گازی، محرک دمایی، جریان چرخشی، شبیه سازی عددی، اپن فوم
  • صابر نانکلی، علیرضا زیرک*، امیر موافقی، پیر روگارد پولسن صفحات 166-177
    یکی از جدیدترین و موثرترین روش‌ ها به منظور ردیابی بلادرنگ بافت هدف در پرتودرمانی خارجی سرطان سینه چپ، به کارگیری سیستم ویژن- آرتی است. در این سیستم در طول فرایند درمان حرکات سطح بدن به صورت سه بعدی با کمک دوربین‌های نوری و استفاده از روش‌ های پردازش و برازش تصویر تخمین زده می‌ شود. هدف از این پژوهش، بررسی کمی و کیفی دقت پرتودرمانی سرطان سینه چپ با هدایت سیستم ویژن- آرتی و به روش حبس تنفس عمیق است. بدین منظور 5 بیمار مبتلا به سرطان سینه چپ با پرتودرمانی به روش تنفس عمیق با هدایت سیستم ویژن- آرتی در بیمارستان آرهوس کشور دانمارک تحت درمان قرار گرفتند. نتایج نشان داد در 5 جلسه از 15 جلسه درمانی، در یک بیمار از 5 بیمار، قلب به طور ناخواسته به میزان 6/0 تا cm 9/0 وارد ناحیه تابش شده بود. با به کارگیری معیار ون- هرک، حاشیه PTV مورد نیاز در اطراف تومور جهت پوشش خطای موقعیت ‌دهی به بیمار mm 38/2 و خطای حین درمان برای دو باریکه درمانی اصلی شماره 1 و 2 به ترتیب برابر با mm 3 و mm 12/4 به دست آمد.
    کلیدواژگان: پرتودرمانی با هدایت سطح، حبس تنفس عمیق، سرطان سینه، پرتودرمانی با هدایت تصویر
  • محمدرضا نیک گفتار*، محمد عطایی، رضا خالوکاکایی، محمدرضا رضوانیان زاده صفحات 178-188

    در معادن اورانیم بخشی از باطله های استخراجی دارای عیاری کم تر از عیار حد می باشند و به عنوان باطله در سطح زمین دپو می شوند، لذا این احتمال وجود دارد که در طول زمان با توجه به فرسایش و بارندگی های صورت گرفته، بخشی از این مواد اورانیم دار در آب های جاری حل شده و در سطح زمین و محیط زیست پخش گردند. باطله های استخراجی و دپو شده در سطح زمین و هم چنین آب های زهکشی شده از حفریات زیرزمین را می توان مجددا در اختلاط پرکننده های بتنی مورد استفاده قرار داد. در این تحقیق از باطله های معادن روباز و زیرزمینی اورانیم ساغند نمونه هایی تهیه شد و در طرح اختلاط پرکننده های بتنی مورد استفاده قرار گرفت. با بررسی ها و تحلیل های صورت گرفته مشخص شد که می توان بخش عظیمی از باطله های دپو شده و آب زهکشی شده را در اختلاط پرکننده های بتنی برای پرکردن کارگاه های استخراج معدن زیرزمینی اورانیم ساغند، مورد استفاده قرار داد که این امر علاوه بر کاهش هزینه های معدن کاری و افزایش ایمنی معدن، باعث کاهش آلودگی های زیست محیطی نیز می شود.

    کلیدواژگان: عیار حد، باطله معادن اورانیم ساغند، آلودگی زیست محیطی، پرکننده بتنی
  • احسان ذوالفنون* صفحات 189-196
    استفاده از لیگاندهای حلقوی یکی از روش‌ های نسبتا جدید جداسازی ایزوتوپی می‌ باشد. اترهای تاجی و کریپتاندها، بیش‌ترین کاربرد را در این گونه جداسازی‌ ها داشته‌ اند. کریپتاند [2.2.2] یکی از ترکیبات خانواده کریپتاندها می‌ باشد که برای تشکیل کمپلکس انتخابی با برخی کاتیون‌ ها به کار رفته است. یکی از قابلیت‌ های کریپتاندها تفاوت سرعت و پایداری پیوند آن‌ها با ایزوتوپهای مختلف یک عنصر می ‌باشد. این پدیده که به اثر ایزوتوپی معروف است سبب توانایی این ترکیبات برای جداسازی ایزوتوپ‌ ها می‌ شود. در این پروژه اثر ایزوتوپی استرانسیم در سیستم استخراجی جامد- مایع با استفاده از جاذب پلی‌مری مریفیلد عامل ‌دار شده با کریپتاند [2.2.2] مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای موثر بر فاکتور جداسازی شامل نوع آنیون، غلظت استرانسیم، زمان تعادل، زمان بازیابی، pH و دما مورد بررسی و بهینه‌ سازی قرار گرفت. نتایج نشان دادند فاکتور جداسازی با جرم ایزوتوپ رابطه عکس داشته و برای ایزوتوپ‌ های سبک ‌تر، این فاکتور بیش‌تر می‌ باشد. تحت شرایط بهینه، فاکتور جداسازی برای ایزوتوپ‌ های Sr88Sr/84 ،Sr88Sr/86 وSr88Sr/87 به ترتیب 028/1، 017/1 و 014/1 به دست آمد.
    کلیدواژگان: استرانسیم، اثر ایزوتوپی، کریپتاند [2، 2، 2]، رزین پلی‌مری
  • یحیی صادقی* صفحات 197-203
    سامانه جمع‌ آوری داده ‌های آزمایشگاهی توکامک الوند یک سامانه بسیار قدیمی 32 کاناله است. ظرفیت داده‌ گیری هر کانال KB 2 و در مجموع KB 64 است و داده ‌های تجربی به ترتیب در کانال‌ های انتخاب شده با الگوی باینری ذخیره می‌ شوند. یکی از مهم‌ ترین کاستی‌ های سامانه دادهگیری توکامک الوند جهت نمایش داده ‌های تجربی استفاده از مبدل گرافیکی با قدرت تفکیک 240×320 پیکسل در عمق رنگ چهار بیت است که با توجه به رابط کاربری قبلی، امکان نمایش داده ‌ها با جزییات بیش‌تر فراهم نیست. با توجه به قدیمی بودن نرم ‌افزار مورد استفاده جهت نمایش داده ‌های تجربی، نیاز به یک محیط گرافیکی مناسب جهت نمایش در نمایشگر رایانه‌ های معمولی برای استفاده پژوهش‌گران این آزمایشگاه وجود دارد. به این منظور یک بسته نرم افزاری برای سرعت بخشیدن به تجزیه و تحلیل داده‌ های تجربی در آزمایش ‌های الوند توسعه داده شد. هسته این بسته حاوی 400 خط و رابط کاربری گرافیکی آن 3000 خط به زبان برنامه نویسی Matlab است.
    کلیدواژگان: سامانه داده‌‎گیری، توکامک الوند، رابط گرافیکی کاربر
|
  • Elemental analysis of tissue in proton therapy using photopeak count of prompt gamma spectrum
    F. Saheli, N. Vosoughi, Z. Riazi *, F.S. Rasouli Pages 1-9
    nline elemental analysis of irradiated tissue in proton therapy is a major part of this treatment, since it leads to accurate estimation of the depth of Bragg peak, proton range, and distribution of stopping power of irradiated tissue. Given the fact that each element has unique characteristic prompt gamma (PG) spectrum, recording and analyzing of the emitted gamma-ray spectra is one of the methods used for online elemental analysis of irradiated tissue. In the present study, the PG lines of most abundant  elements of human tissues (12C, 16O, 20Ca, and 14N) are obtained using Geant4 toolkit. Moreover, the linear dependency of 7.12, 3.91 and 2.31 MeV PG counts to the mass of 16O, 20Ca, and 14N are investigated in five phantoms. The gamma lines of 2.31, 3.91 and 7.12 MeV are selected to determine the mass of nitrogen, calcium, and oxygen in the irradiated volume. Furthermore, for two test phantoms, the mass of elements is estimated using linear fitting and is compared with predefined mass of these elements in the test phantoms. The results showed that the relative errors of estimated mass of calcium, nitrogen, and oxygen are less than 6%, which leads to the range estimation deviation of about 1 mm.
    Keywords: Monte Carlo, Proton therapy, Geant4, Prompt Gamma, Elemental Analysis
  • Investigation of nanophosphor of SrSO4 activated by Sm and Tb as a potential UV detector
    P. Aminpoor, Kh. Rezaee Ebrahim Saraee *, K. Bazari Jamkhaneh Pages 10-17
    In this research, nanocrystalline powder of SrSO4: Sm was prepared by chemical co-precipitation method at room temperature. The SrSO4: Sm nanocrystalline powder was characterized using X-ray diffraction (XRD) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDX), thermoluminescence (TL) and photoluminescence (PL). Under UV irradiation, all samples had a main peak at 220˚C. The advantage of this nanocrystalline powder is a simple TL glow peak in the temperature above 200˚C for UV radiation dosimetric. The results showed that changing Sm concentration affected the TL glow curve intensity and the maximum intensity of the TL glow curve of SrSO4: Sm was obtained for Sm with 0.15 mol%. The TL response of the SrSO4: Smirradiated with different UV irradiation time showed a linear behavior from 10-90 minutes. The fading of this nanocrystalline powder was less than 16% for 4 weeks. Moreover, the emission spectra of the SrSO4: Smnanocrystalline powder under excitation wavelength 320 nm showed peaks in the 690 and 725 nm wavelengths which were related to 4G5/2-6H11/2 and 4G5/2-6H13/2, respectively.
    Keywords: Ultraviolet radiation, Thermoluminescence, Strontium sulfate (SrSO4)
  • Radachlorin labeled Gallium-68 Pharmaceutical: a New Theranostic Agent for the Integration of Photodynamic Therapy and Nuclear Imaging
    S.Y. Fazaeli Hoseini Nezhad *, F. Yari Pages 18-24

    The cyclic tetrapyrrolic compounds, such as porphyrins, play an important role in medical research due to their fundamental role in the body of living beings, the ability to accumulate in various human cancer cells, as well as having distinct physical, magnetic, and optical properties. Therefore, they are very useful in the design of anticancer pharmaceuticals and photodynamic therapy agents. Due to the prominent properties of gallium -68 and the targeted accumulation of radachlorin anticancer drug, the radiopharmaceutical complex of this porphyrin is synthesized with gallium -68 radionuclide and its biological information such as partition coefficient and  biodistribution studies in normal and tumor-bearing rats were studied. The complex was prepared with acceptable radiochemical purity and stability in the final formulation and human serum for 4 h. The partition coefficient was -1.14. High accumulation of the complex in the tumor, rapid washout from the body, and lower absorbed radiation doses to patients were observed using this labeled compound. In this study combining the unique reactivity of gallium -68 with flat-lipophilic ligands with a neutral electric charge, such as radachlorin, the potential for beta-excretion for PET, and the use of radachlorin in PDT for therapeutic purposes, a new PET / PDT imaging agent was introduced.

    Keywords: Radachlorin, Gallium -68, porphyrin, Nuclear Imaging
  • An iterating method to investigate the geometry of range modulation wheel in passive proton therapy
    Z. Tabatabaeian, M. Sadeghi * Pages 25-32
    In the treatment of the  tumors using proton therapy, the synchrotron emits a monoenergetic beam that transports most of its energy in a special position after entering the target. There are two approaches to invading the entire tumor tissue. One of these methods, which the present work deals with, is known as passive scattering. The proton beam should be passed through a rotating scatterer, called modulation wheel, to cover the total volume of the tumor. This scattering device, in its turning, places different thicknesses of materials on the path of the proton and converts this monoenergetic beam to a spectrum with lower energy. This beam is absorbed in the lower depth of the tissue. The goal of this approach is to achieve an energy absorption curve with a maximum flat area in the tumor volume and a fast reduction to zero after passing through the tumor. Investigating the effect of materials and the geometric changes of the dispersive components in the path of the proton beam is a significant issue affecting the shape of the absorption curve. Using the Geant4 toolkit which is based on the Monte Carlo method, this dispersive system was simulated. The calculation of the geometric characteristics of the range modulator wheel, which leads to a flattened absorption curve in the tumor area, has been studied in the literature. In the present work, a Python program with an iterative algorithm has been written to design an acceptable plane curve.
    Keywords: Simulation, Monte Carlo, Geant4, Proton therapy, Range Modulation Wheel
  • Control rods effect analyses on thermo-hydraulic safety parameters in TRR
    A. Lashkari *, F. Khoshahval, M. Amin Mozafari Pages 33-41
    In this study, the effect of control rods on TRR safety parameters was investigated in both cases of static and transient behavior. In this paper, the effect of the control rods movements (70%) on the power peaking was used in the form of the normalized function instead of the COS function in the TERMIC cod. The results of the new function were investigated on thermo-hydraulic parameters in the steady-state and transient conditions. In the steady-state with 5 MW thermal power, the results showed that the safety margin in new condition (70% insertion) decreased respect to the state that all control rods where out. Also, in the transient section, the axial function of the power distribution was applied in the input of the PARET cod. The direct influence of control rods on the power peaking was the production of nucleate boiling earlier than the COS shape function. This effect, reduced the power and temperatures due to the void coefficient feedback. In the last section, the effect of the control rods insertion on the reactivity feedback coefficient was considered in the transient scenario. Increment of the reactivity feedback coefficient due to control rods insertion along with the direct effect of control rods caused a significant decrease in all thermo-hydraulic safety parameters.
    Keywords: Research reactors, thermo-hydraulic, Transient behaviors, safety parameters
  • Improving the performance of gamma radiation based two phase flow meters using optimal time characteristics of the detector output signal extraction
    M.A. Sattari, N. Korani, R. Hanus, Gh.H. Roshani, E. Nazemi * Pages 42-54
    Measuring volume fractions and identifying the flow regime are important challenges in the oil industry. In the present study, three different flow regimes were simulated by MCNPX code. A 137Cs source and two NaI detectors have been used in order to count the transmitted photons. The counted data had high-frequency noises. In order to tackle this problem, a Savitzky-Golay filter was applied. Therefore, four features in the time domain including STD, Skewness, Kurtosis, and Maximum Value were extracted. It was found that the extracted features are not capable of separating the flow regimes completely, without overlap. Accordingly, three different features from registered data of both detectors were extracted. After investigating all the possible statues, two ANNs were implemented to identify the flow regimes and predict the void fraction, respectively. By applying this method, all the three flow regimes were correctly distinguished and void fraction was predicted with root mean square error (RMSE) of less than 0.59.
    Keywords: Two-Phase Flow Regimes, Savitzky-Golay Filter, Feature Extraction, Neural Network
  • Measurement of plasma current in damavand tokamak using magnetic probes assembly as a discrete rogowski coil
    F. Shakeri, C. Rasouli * Pages 55-64
    In this paper, the magnetic probes assembly of Damavand tokamak which is being used for measurement of local magnetic fields, were utilized as a discrete Rogowski coil inside the vacuum vessel.An important advantage of this approach is the insensitivity of the new Rogowski coil to magnetic fields created by the external ohmic and equilibrium coils. Thae theoretical basis for the calculation of magnetic fields in the space between two probes was discussed and verified with experimental data. The lowest error was obtained in the second-order finite element computational method for discretizing Ampere's Law Integral. Moreover, the stability of measured currents considering error for magnetic field measurement was investigated. According to the results, it was found that Damavand Tokamak magnetic probes with the finite element second-order calculation method could be used as a more accurate discrete Rogowski coil than the machine main Rogowski coil.
    Keywords: Tokamak, Plasma current, Magnetic probes, Rogowski coil
  • Design of ion beam source for a sample tokamak neutral beam injection heating system
    S. Fazelpour, A. Chakhmachi *, H. Sadeghi Pages 65-72

    In this paper, the design and simulation of ion source based on a helicon plasma generator and its corresponding extraction system for design of the neutral beam injection heating system of a sample tokamak like Damavand tokamak using COMSOL software have been investigated. Based on our previous calculations, to increase the electron temperature of this tokamak to 300 eV and the ion temperature to 150 eV, it requires a neutral beam injection system with energy 4.5 KeV, 6.7 A current, and 30.15 kW power. In this regard, in the present model, a dense helicon plasma source with an electron density of 5.51×1018 m-3, an electron temperature of 2.8 eV and an extraction system with 280 holes (3.5 mm in diameter) and 7 A ion beam for this heating system were designed, simulated and presented. Also, in this design, all the optical issues of the ion beam such as divergence, space charge, and beam size which can affect the beam quality are investigated.

    Keywords: NBI system, ion source, beam extraction, Tokamak, space charge
  • Performance comparison of matched-x cascades and pseudo binary type 1 cascades in the separation of isotope Te-123
    F. Eazazi, M.H. Mallah *, J. Karimisabet, A. Norouzi Pages 73-90
    In the present research, we addressed the investigation parameters of the two proposed cascade models for separation of multi-component mixtures (Matched-X and Pseudo binary type 1 cascades) to separate Te-123 isotope. Besides, we compared their performance by changing parameters k, k1, and k2. The results showed that for a cascade with 10 stages and feed stage 5 and feed flow rate 100 g.s-1, the minimum total interstage flow of the matched-X cascade occurs in the condition k = 7, k1 = 1 and k2 = 3, with the amount of 1881.133 g.s-1. In this case, the concentration of Te-123 in the product stream of the cascade is equal to 0.0349 while the maximum product concentration of Te-123 occurs at k = 1, k1 = 1 and k2 = 2 with the amount of 0.0389. In this cascade, the total inter stage flow is equal to 2159.914 g.s-1. Also, the results represented that in the Pseudo binary type 1 cascade, the minimum total interstage flow and maximum product concentration of Te-123 occur at the same time, in the condition k = 1, k1 = 1 and k2 = 2 with the amounts of 2159.914 and 0.0389 g.s-1, respectively.
    Keywords: Matched-X cascade, Pseudo binary type 1 cascade, Stable isotope, Tellurium 123, Total inter stage flow
  • N. Dalaei, M. Safamirzaei *, H. Baniasadi Pages 91-99

    Due to the increasing need for Oxygen-18 isotope in medical centers to produce 18F radioisotopes used in positron emission tomography (PET) centers, research is today more necessary than ever to improve and increase the production efficiency of this isotope. The concentration of oxygen-18 in water is 5.4% in this study, in a pilot distillation tower and in a total reflux state, two packings of coated Dixon and coated Sulzer have been tested in different return flows. The results showed that the pattern of Height Equivalent to a Theoretical Plate (HETP) variations for these two packings, which are irregular and regular packings, respectively, were significantly different from each other and of course, the amount of HETP obtained for coated Sulzer is less than coated Dixon. Accordingly, using coated packing Sulzer requires fewer equilibrium steps to achieve 99% purity of oxygen-18 isotope.

    Keywords: Isotope of Oxygen-18, Distillation, Coated Packings, Height Equivalent to a Theoretical Plate
  • M.A. Tafreshi *, M.R. Habashi, B.S. Bidabadi, A. Abdisaray, S. Shafiei, A. Nasiri Pages 100-109
    In the present work, the results of using a low energy plasma focus device MTPF-2, in order to investigate the destructive effects of shockwave and high-energy ions on tungsten and copper surfaces, are presented. Tungsten and copper were selected as a relatively hard and soft metals, respectively. The samples were placed at a distance of 8 cm from the upper anode surface at zero degrees relative to the symmetry axis and were exposed to ions and a shockwave from 20 electrical discharges. The discharge voltages were 12 kV and carried out in hydrogen gas at a pressure of 1mbar. By using the optical microscopy images, scanning electron microscopy images, x-ray diffraction spectroscopy, and x-ray diffraction analysis, the reference and irradiated samples were analyzed. The results, in addition to confirming the performance of the MTPF-2 device to be used in such studies, showed that the collision of ions and the shockwave creates, cracks and blister at the surface of the tungsten, lead to the creation of cracks, blisters, and melting of the copper surface, and changing the crystalline parameters such as the Bragg angles, the intensity of the peaks of the diffraction spectrum, and the distance between the crystalline plates. The calculations, which were performed by using the Scherrer’s formula also show a change in the average grain size of both metal surfaces.
    Keywords: Plasma focus device, high-energy protons, plasma facing material, surface, structural properties
  • J. Mehdipour Ghazi *, M. Rahgoshay, M. Moazzen Pages 110-120
    Narigan area in the southern part of the Bafq-Saghand metallogenic zone in Central Iran is a host of davidite-bearing quartz veins. Davidite is an important key mineral for exploration of not only uranium but also REE's in Central Iran. Narigan granite in the Narigan area is characterized by high-K calc-alkaline nature and its parental magma was partially contaminated by the Precambrian crust. The REE pattern of quartz veins is brought about by REE contents in davidite. The homogenization temperatures of vapor-liquid-solid (V-L-S) fluid inclusions in quartzes are >500˚C in quartz veins. Furthermore, the ∑REE contents (71910 to 90292 ppm) and U/Th ratios (<1000) in the studied davidites indicate upper 450˚C temperature for the generation of them. Based on the similarity of REE pattern of davidite to REE pattern of oxide-uranium minerals in the vein-type ores (characterized by negative Eu anomaly and high LREE/HREE ratio) as well as achievement of the homogenization temperatures for fluid inclusions and davidite formation; mineralization of this mineral can be related to granite related vein-type uranium deposits.
    Keywords: Narigan, Davidite, Geochemistry, Fluid inclusions, granite-related vein-type uranium
  • A. Owji, A. Landi, M. Khodadadi *, S. Hojati Pages 121-132
    Nowadays, to mitigate global warming, soil can play a significant role as a pool of terrestrial carbon. Therefore, the objective of the study was to investigate the effect of climate on the radiocarbon Mean Resistance Time (MRT) in surface and subsurface soils in some of rangelands of Khuzestan Province, Iran. This way, rangelands were selected under different climates in two regions called Izeh and Ramhormoz. In both regions, the control profiles were studied to determine physical and chemical properties of the soil, carbon forms and 14C (carbon-14 isotopic ratio). The results showed that the MRT of the corresponding depths of Ramhormoz profile (with lower mean annual rainfall) was far higher than those of the Izeh profile, due to higher turnover of fresh organic matters in Izeh rangeland. Unlike Izeh profile, the MRT in Ramhormoz profile did not increase with depth owing to clay content and topographic position of the region i.e. being a depositional site. Overall, the age of carbon-14 in the top horizons of the study areas was mostly affected by factors such as climate, land management and the presence of decomposition sensitive forms of carbon. While, in deep soil the age of carbon was affected by other factors, especially soil taxa, clay content, topographic position (erosional or depositional sites) and discontinuity in soil parameters such as bulk density than by climate.
    Keywords: δ14C, Mean Resistance Time, Carbon Forms, Climate, Khozestan
  • M.S. Terman *, N. Mataji Kojouri, H. Khalafi Pages 133-143
    Monitoring the power distribution of reactor core is one of the most challenging issues in the safe operation of nuclear reactors. The Number and arrangement of detectors in a core monitoring system should be determined in a way that maximum amount of information about core states is extracted, while avoiding duplication of similar and correlated measurements. Information theory is the best method to deal with the problem of optimal number and placement of instruments. In this paper, the effects of reactor fuel burn-up on the optimal number and arragement of in-core fixed detectors of Tehran Research Reactor has been investigated using information theory. Comparison the results for the two modes, with and without consideration of the fuel burn-up, shows that by considering fuel burn-up in the placement problem, more information can be extracted from measurements of the detectors. Also, for an equal number of detectors, determined arrangement by considering fuel burn-up, mostly provide larger share of total available information in the data set. Using the optimal arrangement, maximum information can be obtained from minimum number of the detectors, which leads to considerable decrease in the cost of construction, implementation, operation, and maintenance of the in-core detectors for monitoring of neutron flux.
    Keywords: research reactor, fixed in-core detector, optimal placement, information theory, fuel burn-up
  • M. Firoozzare *, F. Ahmadi Pages 144-151
    For the prevention of energy crisis after finishing the uranium earth sources, the study on the alternative sources is necessary and unavoidable. Seawater contains uranium about 1000 times more than that of the earth which is one of the most important sources. In the present work, at first, the free radicals were created on the polyethylene and polypropylene micro hollow fibers at very low temperatures via pre-irradiation electron beams by Rodotron accelerator and then, the acrylonitrile and methacrylic acid immediately were grafted on these fibers. To investigate the solvent and concentration effects, the grafting solutions were prepared with the different concentrations by DMSO and DMF solvents, and then, the radiated micro hollow fibers were immersed into them. The best grafting percentage was 90% corresponding to the polypropylene micro hollow fibers in the grafting solution with 60 to 40 for the monomer to solvent volume ratio. The nitrile groups were converted to the amidoxime groups by the hydroxylamine 10% within 72 hours at 80oC. By using the gravimetric method, the amidoximation degree was 80%. The grafting and amidoximation steps, and the surface morphology of fibers were characterized by FTIR spectroscopy and SEM, respectively.
    Keywords: Uranium Adsorbent, Micro Hollow Fibers, Functional Groups Grafting, Acrylonitrile, Amidoxime, Seawater
  • V. Ghazanfari, A.K. Salehi, A.R. Keshtkar *, M.H. Askari, M.M. Shadman Pages 152-165

    The performance of a uranium gas centrifuge which is used in the uranium enrichment industry depends strongly on the gas flow field. The computer simulation is vital to examine the gas flow field. Therefore, in the present study, the capabilities of OpenFoam software for simulating the gas flow inside the rotor for total reflux thermal drive-in axisymmetric mode has been investigated. The results corresponding to the OpenFoam ssimulation have been validated with those of analytical Olander’s model, numerical solution of the Harada’s study, and simulation using Fluent. The simulation results for gas flow inside the rotor of centrifuge showed that the density-based solver was properly chosen and the number of cells, 160×170, was compatible with mesh. The numerical results show that OpenFoam software was capable to examine the gas flow inside the rotor. Also, the simulation of the distribution of Knudsen number confirms the presence of the molecular region near the axis of rotation. OpenFoam is open-source software and there is the ability to solve the molecular region as well as the coding for coupling the continuous and molecular region, the feature which does not exist in the fluent software. The use of open foam is therefore recommended to simulate gas flow inside the rotor.

    Keywords: Gas Centrifuge, thermal drive, circulation flow, numerical simulation, OpenFoam
  • S. Nankali, A. Zirak *, A. Movafeghi, P.R. Poulsen Pages 166-177
    Vision-RT system is one of the most effective methods for real-time estimation of target location in external beam radiotherapy. Vision-RT tracks the patient’s surface before and during radiation therapy to improve treatment accuracy. Using proprietary 3D stereo camera units, Vision-RT system tracks the skin surface, compares it to the ideal position, and can automatically signal to the treatment delivery system. The purpose of this study is to investigate the accuracy of Vision RT guided deep inspiration breath-hold left-sided breast cancer radiotherapy. Five patients with left-sided breast cancer were treated by Vision RT guided deep inspiration breath-hold at Aarhus university hospital. Based on the results, in one out of five patients, the undesired heart extended to 0.6-0.9 cm into the treatment fields in 5 out of 15 treatment fractions. Moreover, the required PTV margin to account for patient setup error and intra-fractional error of the first and second treatment field was 2.38 mm, 3 mm and 4.12 mm, respectively.
    Keywords: Surface guided radiotherapy, Deep inspiration breath hold, left-sided breast cancer, Image guided radiotherapy
  • M.R. Nikgoftar *, M. Ataei, R. Kakaie, M.R. Rezvanianzadeh Pages 178-188

    In uranium mines, the excavated waste has a lower grade than the threshold grade and is dumped on the surface as waste material. Due to erosion and rainfall over time, it is very likely that part of the uranium content is washed out of waste dump and leaked into surface and subsurface water resources and cause severe environmental hazards. The excavated waste during mining, as well as water collected during the drainage process of underground excavations, can be reused in the preparation of concrete fillers. In this study, samples of concrete backfill material were prepared by using waste material excavated from Saghand open pit and underground mines. Based on conducted testing and analyses, it was found that a large proportion of deposed waste and drained water can be used to prepare concrete fillers to fill stopes in Saghand underground mine. This process leads to a major reduction in mining costs, increased safety of mining operations, and significant improvements in reducing environmental pollutions.

    Keywords: Cut-off grade, Uranium mines waste, environmental pollution, concrete fillers
  • E. Zolfonoun * Pages 189-196
    The chemical isotope exchange with macrocyclic polyethers is one of the relatively new methods for isotope separation. These separations are based on the phenomenon of isotope effect, in which the kinetic and the stability of the complex formation between the ligand and the isotopes of an element are different. In particular, crown ethers and cryptands, with high affinity and size selectivity for some metal ions, have been investigated for isotope separation in various extraction processes. In the present study, the isotope effect in a solid-liquid extraction of strontium with Merrifield resin having 2.2.2-Cryptand anchor groups was investigated. The effects of various experimental parameters such as pH, concentration of strontium, type of anion, equilibrium time, and temperature on the separation factor of strontium isotopes were studied and discussed. The results showed that the separation factor had an inverse correlation with the isotope mass and for the lighter isotopes this factor was greater. Under the optimum conditions, the separation factors for 84Sr/88Sr, 86Sr/88Sr, and 87Sr/88Sr were 1.028, 1.017, and 1.014, respectively.
    Keywords: Strontium, Isotope effect, 2.2.2-Cryptand, Polymer resins
  • Y. Sadegh * Pages 197-203
    The data acquisition system of the Alvand tokamak is a very old system of 32 channels. The data capacity of each channel is 2 kilobytes, altogether 64 kilobytes, which store the experimental data of selected channels in binary format. The most important deficiency of this system is the use of the CGA graphic adapter resolution of  pixels of 4 bits in-depth. By considering the old graphical user interface, this deficiency has made displaying the experimental data in more detail impossible. Due to the old software used to display the experimental data, updating to an appropriate graphical environment, that can display the data on a typical modern computer at this laboratory, is necessary. For this purpose, a software package was developed to speed up the data analysis of experiments. The core of this package includes 400 lines and the graphical user interface consists of 3000 lines of Matlab code.
    Keywords: Data Acquisition System, Alvand tokamak, Graphical user interface (GUI)